發(fā)布時(shí)間：2017-09-30 23:01

  本文關(guān)鍵詞：20MW隱極電機(jī)轉(zhuǎn)子風(fēng)路入口局部堵塞時(shí)熱流場模擬

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【摘要】：在電動(dòng)機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)過程中,溫升已經(jīng)成為一個(gè)制約因素。隨著電機(jī)電磁負(fù)荷和熱負(fù)荷的升高,準(zhǔn)確合理的模擬電機(jī)內(nèi)部冷卻介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)及溫度分布變得至關(guān)重要,計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)由于能夠滿足以上要求而受到越來越廣泛的關(guān)注。本文采用有限體積法,分析電機(jī)內(nèi)部冷卻介質(zhì)狀態(tài)及各部件溫升,為電機(jī)研發(fā)工程師提供可靠有效的數(shù)據(jù)。本文以轉(zhuǎn)子風(fēng)路入口局部堵塞的20MW隱極同步電動(dòng)機(jī)為例,對堵塞故障狀態(tài)下定轉(zhuǎn)子一體化流場及轉(zhuǎn)子多槽溫度場進(jìn)行模擬研究。首先,建立三維物理模型,數(shù)值計(jì)算了額定工況下1/8三維整機(jī)內(nèi)部湍流流場,分析堵塞故障下電機(jī)內(nèi)部流量、速度場、壓力場的分布規(guī)律,得出堵塞故障對定轉(zhuǎn)子一體化流場的影響,數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對誤差滿足要求,說明數(shù)據(jù)計(jì)算的準(zhǔn)確性。其次,在流體場三維物理模型的基礎(chǔ)上,增加計(jì)算域轉(zhuǎn)子各槽的固體模型,包括繞組、絕緣、墊條、護(hù)環(huán)等結(jié)構(gòu),給出熱源數(shù)據(jù),進(jìn)行轉(zhuǎn)子槽入口風(fēng)路局部堵塞時(shí),轉(zhuǎn)子多槽溫度場的模擬研究,得到轉(zhuǎn)子端部及本體段處的溫度分布情況,對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向變化產(chǎn)生的影響進(jìn)行研究,并將風(fēng)路最長的轉(zhuǎn)子槽溫度與廠家應(yīng)用其他軟件得出的結(jié)果相比較。最后,對隱極電機(jī)CFD數(shù)值計(jì)算結(jié)果影響因素進(jìn)行探究,風(fēng)路結(jié)構(gòu)變化包括轉(zhuǎn)子端部直段采用一路與一路半通風(fēng)結(jié)構(gòu)、端部弧段繞組入口位置、及轉(zhuǎn)子槽外冷風(fēng)區(qū)大小以及風(fēng)路是否堵塞,湍流強(qiáng)度,研究其變化對整體風(fēng)量分配、轉(zhuǎn)子溫度等的影響。結(jié)果說明,轉(zhuǎn)子槽端部弧段入口局部堵塞后,進(jìn)入轉(zhuǎn)子的風(fēng)量及轉(zhuǎn)子的溫度均發(fā)生相應(yīng)的變化,在實(shí)際研發(fā)設(shè)計(jì)及安裝過程中,應(yīng)盡量避免堵塞故障的發(fā)生。本文研究成果可為類似電機(jī)能否安全運(yùn)行及轉(zhuǎn)子槽入口局部堵塞故障的檢測及改進(jìn)提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：隱極同步電動(dòng)機(jī) 堵塞 整機(jī)流場 轉(zhuǎn)子溫度場 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM302
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究目的及意義10
• 1.2 隱極電動(dòng)機(jī)冷卻技術(shù)研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容14-15
• 第2章 隱極電機(jī)及CFD數(shù)值計(jì)算概述15-20
• 2.1 隱極電機(jī)結(jié)構(gòu)簡介15-16
• 2.2 電機(jī)常見故障16-18
• 2.3 電機(jī)發(fā)熱與冷卻18
• 2.4 數(shù)值模擬方法簡介18-19
• 2.5 本章小結(jié)19-20
• 第3章 隱極電機(jī)轉(zhuǎn)子風(fēng)路局部堵塞時(shí)一體化流場分析20-38
• 3.1 通風(fēng)系統(tǒng)簡介20
• 3.2 物理模型及網(wǎng)格劃分20-25
• 3.2.1 物理模型21-23
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分23-25
• 3.3 數(shù)學(xué)模型及求解條件25-27
• 3.3.1 數(shù)學(xué)模型25-26
• 3.3.2 求解條件26-27
• 3.4 計(jì)算結(jié)果及分析27-37
• 3.4.1 定轉(zhuǎn)子一體化流場特性分析27-29
• 3.4.2 轉(zhuǎn)子堵塞流場特性分析29-34
• 3.4.3 定子及氣隙流場特性分析34-36
• 3.4.4 結(jié)果準(zhǔn)確性分析36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 隱極電機(jī)轉(zhuǎn)子風(fēng)路局部堵塞時(shí)轉(zhuǎn)子多槽溫度場分析38-53
• 4.1 轉(zhuǎn)子通風(fēng)系統(tǒng)介紹38-40
• 4.2 求解條件設(shè)置40-41
• 4.3 轉(zhuǎn)子多槽溫度場特性分析41-51
• 4.3.1 轉(zhuǎn)子計(jì)算域溫度分布41-42
• 4.3.2 轉(zhuǎn)子槽中心截面溫度分布42-44
• 4.3.3 轉(zhuǎn)子端部溫度分布44-47
• 4.3.4 轉(zhuǎn)子本體段溫度分布47-51
• 4.4 變轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)子多槽溫度場特性分析51
• 4.5 結(jié)果準(zhǔn)確性分析51-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第5章 隱極電機(jī)CFD數(shù)值計(jì)算結(jié)果影響因素分析53-63
• 5.1 轉(zhuǎn)子通風(fēng)結(jié)構(gòu)對計(jì)算結(jié)果的影響53-60
• 5.1.1 一路半與一路通風(fēng)結(jié)構(gòu)的影響53-57
• 5.1.2 轉(zhuǎn)子端部弧段繞組入口位置的影響57-59
• 5.1.3 轉(zhuǎn)子端部外冷風(fēng)區(qū)的影響59-60
• 5.2 湍流強(qiáng)度變化對電機(jī)熱流場的影響60-61
• 5.3 堵塞與否對電機(jī)流量的影響61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-71
• 致謝71

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本文編號：950878